Wydrukuj sobie spektroskop

[bajastro]

Jakby ktoś chciał to mam nowszą wersję, przez chwilę była v 5.0 dostępna na stronie autora. Jest znacznie bardziej rozbudowana i bliżej jej do finalnej wersji z 2017 r. Dla mnie to pozycja must have, mniej istotne czy jest w starszej wersji 3, 5 czy wydaniu papierowym.
Są też fragmenty widm zrobione sprzętem z górnej półki:

Źródło: R. Walker, Spectroscopic Atlas for Amateur Astronomers, Version 5.0, 04/2014

 

Moje wyskalowane w BASS do podobnego widoku, ciekawe są porównania z tańszymi spektrografami echelle, ca za jedyne 8 tys. eur :

Widoczne te same szczegóły na liniach spektralnych.

Zapewne odpowiadają poszczególnym poziomom wzbudzenia na cząsteczkach tlenu - rotacje, oscylacje, punkty swobody? Pewnie @Bellatrix lepiej to wyjaśni.
Fajna sprawa buszowanie na tej rozdzielczości. Co by było, gdyby w ten Low Spec załadować coś jeszcze mocniejszego?

 

Jak @Adam_Jesion zauważył dla mnie spektroskopia to zaglądnięcie do atomów, cząsteczek i jonów, widać co się dzieje z elektronami.

W chłodniejszych gwiazdach są pasma absorpcyjne zawierające cząsteczki 3-atomowe, np. SiC2, można obserwować pasma CH4 w widmach Urana i Neptuna - dostępne już przy użyciu Star Analysera  W wizualu też widać linie spektralne, mi się podobają widma jasnych węglówek - ogromne pasma absorpcyjne C2, ale na linię emisyjną H-alpha γ Cas (typ widmowy B0.5IVpe ) też można popatrzeć. Do tego wystarczy zwykły newton do wizula, większym refraktrem też coś tam da radę zobaczyć.

Początkującym polecam przejrzenie tego wątku, najlepiej w całości, są tu odpowiedzi na wiele pytań:

 

Edytowane 19 Listopada 2019 przez bajastro

[Adam_Jesion]

44 minuty temu, bajastro napisał:

Jak @Adam_Jesion zauważył dla mnie spektroskopia to zaglądnięcie do atomów, cząsteczek i jonów, widać co się dzieje z elektronami.

Bo cała spektroskopia okazuje się być (tak wiem, tępa dzida ze mnie) być zabawą z atomami, a konkretnie z elektronami i ich tranzycjami między energetycznymi powłokami. Uprawianie tej dzidziny bez zgłębienie tej części wiedzy wydaje mi się być bardzo powierzchowne (wręcz bez sensu na powodzenie). Mylę się?

[Jagho]

2 godziny temu, Adam_Jesion napisał:

Uprawianie tej dzidziny bez zgłębienie tej części wiedzy wydaje mi się być bardzo powierzchowne (wręcz bez sensu na powodzenie). Mylę się?

Chyba trochę tak.

To zależy bowiem jakiego rodzaju obserwacje spektroskopowe chcesz prowadzić. Obiektów docelowych jest cała gama i w tych różnych przypadkach spektroskopia może pełnić różne funkcje. Podam przykład z dziedziny, która mnie najbardziej interesuje - obserwacje spektroskopowe supernowych. Wspomniałem o tym trochę w tym wątku.

 

Celem spektroskopii supernowych jest m.in.:

1. Określenie typu supernowej.
Jeżeli zostanie odkryty nowy obiekt, który może być supernową (bo znajduje się w obrębie kątowym jakiejś galaktyki), to będzie on tylko i wyłącznie możliwą supernową (PSN), dopóki ktoś nie wykona spektroskopii tego obiektu. Od jakiegoś czasu obserwacje takie wykonują już i amatorzy (klasyfikowane to na razie tylko dwóch na świecie). Obraz widma jest tutaj swego rodzaju "odciskiem palca" charakteryzującym dany typ supernowej. Nie musisz się zagłębiać w szczegóły, dlaczego dana linia absorpcyjna lub emisyjna jest widoczna i jaki jest "mechanizm" jej powstawania. Musisz tylko zidentyfikować te charakterystyczne i wiedzieć, przy jakich typach supernowych się pojawiają. Poza tym i tak dokładnej analizy dokona oprogramowanie (np. Gelato). Ty musisz tylko umieć tak przygotować dane, aby algorytm mógł je poprawnie zidentyfikować.

 

2. Określenie wieku zjawiska
Okazuje się, że z czasem wygląd obrazu spektroskopowego SN się zmienia. Inaczej może wyglądać na 7 dni przed swoim maksimum, a inaczej 14 dni po. Na podstawie analizy widma możemy ten wiek określić. Polega ona na porównywaniu kształtu naszego spektrogramu z pozyskanymi wcześniej od innych, dobrze znanych supernowych. I znowu, nie musisz znać przyczyn tych zmian kształtów. Zostaw to astrofizykom (oraz koledze @Rybi), niech mają co robić

 

3. Analiza przesunięcia ku czerwieni 

Pozwala na odpowiedź na ważne pytanie. Gdzie ta supernowa tak naprawdę jest ? Zdarzają się bowiem nierzadko przypadki, że obiekt nie znajduje się wcale w galaktyce, którą podejrzewaliśmy, że jest jego hostem. Z takim ciekawym przypadkiem mieliśmy do czynienia w 2017 roku. Chodzi o supernową SN 2017dfc, która wydawało się, że pojawiła się M63. Przesunięcie ku czerwieni było jednak znacznie większe niż dla M63. Okazało się więc, że supernowa wybuchła w jednej odległych galaktyk znajdujących się w tle M63. Co jeszcze ? Przesunięcie linii widmowych może nam też określić prędkość ekspansji wybuchu supernowej. Podobnie, linie widma supernowej są tu znów tylko pewnego rodzaju narzędziem, aby te przesunięcia określić.

 

Oczywiście z czasem sam będziesz ciekawy, dlaczego na przykład widma supernowych typu IIn charakteryzują się wąskimi liniami w porównaniu z innymi typami. Jak będziesz chciał, to znajdziesz odpowiedzi na takie pytania (na to powyższe odpowiedź znajdziesz np. w Proximie 32,33,34 w artykule wspomnianego kolegi @Rybi)

 

My tu "gadu, gadu" a tu przyszły chmury. Zamykam dach obserwatorium i idę spać

 

Edytowane 19 Listopada 2019 przez Jagho

[dobrychemik]

6 godzin temu, Adam_Jesion napisał:

Bo cała spektroskopia okazuje się być (tak wiem, tępa dzida ze mnie) być zabawą z atomami, a konkretnie z elektronami i ich tranzycjami między energetycznymi powłokami.

Zasadniczo tak, tylko dodam, że:

- mówimy o przejściach między poziomami energetycznymi, a nie o "tranzycjach między powłokami"

- obok różnych stanów elektronowych mamy jeszcze różne stany oscylacyjne (tu są mniejsze różnice w energiach) oraz rotacyjne (najmniejsze energie). Jak łatwo się domyślić te dwa ostatnie dotyczą obiektów co najmniej dwuatomowych i dotyczą absorbcji/emisji kwantu nie przez elektron, ale przez fragment lub całą cząsteczkę. Do identyfikacji poszczególnych związków najprzydatniejszy jest zakres w podczerwieni odpowiadający różnym drganiom rozciągającym wiązania chemiczne (bliska podczerwień) i drganiom deformacyjnym (dalsza podczerwień).

Edytowane 19 Listopada 2019 przez dobrychemik

[Adam_Jesion]

3 godziny temu, dobrychemik napisał:

mówimy o przejściach między poziomami energetycznymi, a nie o "tranzycjach między powłokami"

Nawet nie wiesz, jak duży mam problem z semantyką. Ze szkoły praktycznie nic nie pamiętam w tamcie budowy atomu, a całą aktualną wiedzę mam z literatury anglojęzycznej. Ciężko mi jest się wysłowić bez używania angielszczyzmów, choć się staram . I powiem ci, że to wcale nie jest takie łatwe. 

 

Energy Levels gdzieś mi się przetłumaczyło na "powłoki". Teraz widzę, że to faktycznie nie do końca to samo, co "poziomy energetyczne". Oj... już widzę, że ciężko mi będzie czytać artykuły po Polsku. Musicie mi wybaczyć

[Adam_Jesion]

3 godziny temu, dobrychemik napisał:

obok różnych stanów elektronowych mamy jeszcze różne stany oscylacyjne (tu są mniejsze różnice w energiach) oraz rotacyjne (najmniejsze energie).

Masz tu na myśli te absorbcje/emisje, które odpowiadają np. za podwójne linie (jak np. na załączone linii sodu by @bajastro), tak?

[dobrychemik]

4 godziny temu, Adam_Jesion napisał:

Masz tu na myśli te absorbcje/emisje, które odpowiadają np. za podwójne linie (jak np. na załączone linii sodu by @bajastro), tak?

Akurat podwójna linia sodu to efekt czysto elektronowy. Rozszczepienie pików z powodu oscylacji (widma wibronowe) jest o wiele mniejsze i w zakresie uv/vis objawia się tylko stosunkowo niewielkim poszerzeniem pików. Efekty przejść rotacyjnych są jeszcze słabsze (widma rowibronowe) i o ile pamiętam w tym zakresie praktycznie pomijalne.Co innego w podczerwieni - tam już nie ma przejść elektronowych i to co obserwujemy to właśnie oscylacje i rotacje. Stąd właśnie te zęby w widmie tlenu cząsteczkowego.

[kuba_mar]

Tak dla uporządkowania dyskusji i być może zachęcenia do głębszego zaznajomienia się z tematem spektroskopii:

 

* spektroskopia bada oddziaływania między materią i promieniowaniem elektromagnetycznym

* oddziaływanie to może polegać na pochłanianiu lub oddawaniu energii promieniowania elektromagnetycznego przez materię, a więc odpowiednio mówimy tu o absorpcji lub emisji

 

* cząsteczki obdarzone są energią występującą w następujących formach:

- energia translacyjna - związana z przemieszczaniem się całej cząsteczki w przestrzeni

- energia rotacyjna - związana z wirowaniem cząsteczki wokół osi

- energia oscylacyjna - związana z drganiami wiązań łączących atomy

- energia elektronowa - związana z energią kinetyczną ruchu elektronów oraz energią potencjalną oddziaływania odpychającego między poszczególnymi elektronami i oddziaływania przyciągającego między elektronami i jądrem

- energia wewnątrzjądrowa - związana z energią kinetyczną i potencjalną nukleonów tworzących jądra

 

* cząsteczka może przyjąć lub oddać energię tylko o charakterystycznych wartościach, która odpowiadają różnicy między poszczególnymi poziomami energetycznymi - mówimy więc, że energia jest skwantowana

 

* dla energii translacyjnej poziomy energetyczne są tak bardzo zbliżone, że w praktyce zaniedbuje się ich kwantowanie i nie wyróżnia się spektroskopii translacyjnej

* dla energii rotacyjnej najprostszy model jaki można sobie wyobrazić stanowi tak zwany rotator sztywny - dwie kulki połączone sztywnym prętem, gdzie przez środek ciężkości przebiegają dwie prostopadłe osie obrotu

* dla energii oscylacyjnej najprostszy model jaki można sobie wyobrazić stanowi tak zwany oscylator harmoniczny - dwie kulki o określonej masie połączone sprężyną, która kurczy się i rozciąga

* dla energii elektronowej nie przyjmuje się żadnego prostego modelu mechanicznego

 

* w praktyce najczęściej rozważa się przejścia rotacyjne, oscylacyjne i elektronowe

* różnice energii między tymi przejściami przedstawiają się następująco E(el) >> E(osc) >> E(rot)

* ze względu na takie takie różnice wartości energii przejścia elektronowe są więc właściwie przejściami elektronowo-oscylacyjno-rotacyjnymi, a przejścia oscylacyjne przejściami oscylacyjno-rotacyjnymi

 

* zasadniczo można więc wyróżnić dwa podstawowe kryteria podziału spektroskopii:

- ze względu na sposób oddziaływania materii z promieniowaniem - spektroskopia absorpcyjna, spektroskopia emisyjna oraz dodatkowo (nie należy o tym zapominać) spektroskopia rozpraszania (np. spektroskopia Ramana)

- ze względu na formę energii cząsteczek - spektroskopia rotacyjna, spektroskopia oscylacyjna, spektroskopia elektronowa, spektroskopia EPR (elektronowy rezonans paramagnetyczny), spektroskopia NMR (jądrowy rezonans magnetyczny)

 

Oczywiście to tylko bardzo ogólny zarys w kilku zdaniach. Zachęcam do szerszego zapoznania się z zagadnieniem, bo spektroskopia jest bardzo ciekawym tematem. Jakby co zapraszam na PW, mogę polecić odpowiednią literaturę.

Edytowane 19 Listopada 2019 przez kuba_mar

[Adam_Jesion]

Jak zrobię te 3 książki (poza atlasami, bo tych na razie nie potrzebuję), to przyjdę do was po więcej.

[Jagho]

Budowa spektroskopu zakończona. Wszystkie elementy została skompletowane. Wykonałem wstępne testy na lampie fluorescencyjnej (świetlówce). Czas na zainstalowanie i przetestowanie urządzenia w obserwatorium. Teraz czekam na lepszą pogodę  Zastanawiam się też nad kolimacją spektroskopu. Wykonałem ją co prawda "zgrubnie" za pomocą kolimatora laserowego, ale nie jestem pewien czy ta metoda jest optymalna. Pytanie do Mariusza (@bajastro). W jaki sposób skolimowałeś swój spektroskop ? Druga kwestia - ciekawy też jestem jakiego FOV mogę się spodziewać w obrazie z kamery guidującej. Odległość matryca - soczewka guidera oraz soczewka guidera - szczelina jest podobna i wynosi około 6 cm (ta druga odległość jest może trochę większa), więc FOV (a dokładniej - skala) nie powinno się znacząco zmienić, ale ciekawy jestem jak to wyszło u Ciebie w praktyce.

Edytowane 29 Grudnia 2019 przez Jagho

[bajastro]

@Jagho swój spektrograf skolimowałem z grubsza kolimatorem laserowym do Newtonów, najwięcej roboty było z ustawieniem szczeliny, by prążki w widmie były prostopadłe. W mojej skali są zakrzywione, ale to jest normalne zjawisko. Skali nie liczyłem, ale to można obilczyć wykorzystując szerokość szczeliny i wyznaczyć ile pixeli przypada np na 0,7 mm. Potem na to nałóż skalę obrazu z ogniska teleskopu. Ja wpisałem w PHD ogniskową 800 mm bez liczenia i program guidował średnio 2x lepiej jak z zewnętrzną lunetką guidera. Żeby było porządnie to trzeba by wyliczyć nową wartość f tak by końcowa skala w kamerze guidującej się zgadzała.

[dobrychemik]

Czy Wasze spektroskopy są na tyle czułe, by zmierzyć widmo tła w mieście? Znając widmo tla można bardziej świadomie dobierać filtry, np. UHC, których widma transmisji znacząco różnią się u różnych producentów.

[Jagho]

1 godzinę temu, bajastro napisał:

@Jagho swój spektrograf skolimowałem z grubsza kolimatorem laserowym do Newtonów, najwięcej roboty było z ustawieniem szczeliny, by prążki w widmie były prostopadłe. W mojej skali są zakrzywione, ale to jest normalne zjawisko. Skali nie liczyłem, ale to można obilczyć wykorzystując szerokość szczeliny i wyznaczyć ile pixeli przypada np na 0,7 mm. Potem na to nałóż skalę obrazu z ogniska teleskopu. Ja wpisałem w PHD ogniskową 800 mm bez liczenia i program guidował średnio 2x lepiej jak z zewnętrzną lunetką guidera. Żeby było porządnie to trzeba by wyliczyć nową wartość f tak by końcowa skala w kamerze guidującej się zgadzała.

Też właśnie użyłem kolimatora laserowego. U mnie linie też nie są prostopadłe. Ze skalą guidera to rzeczywiście dobry pomysł aby użyć szczeliny i policzyć z jej szerokości. Można też ew. wykorzystać astrometry.net gdzie w wynikach jest podana skala upload'owanego obrazu.

[Jagho]

23 minuty temu, dobrychemik napisał:

Czy Wasze spektroskopy są na tyle czułe, by zmierzyć widmo tła w mieście? Znając widmo tla można bardziej świadomie dobierać filtry, np. UHC, których widma transmisji znacząco różnią się u różnych producentów.

Tak, to spektroskop szczelinowy, więc po odpowiednim czasie ekspozycji uzyskasz "niestety" widmo tła nieba. Niestety, ponieważ przy rejestracji szczególnie słabych obiektów jest to składowa niepożądana i trzeba ją redukować. Faktycznie, pokaże ona w których zakresach niebo "świeci" najmocniej i może to być cenna informacja.

Edytowane 30 Grudnia 2019 przez Jagho

[dobrychemik]

No to byłbym bardzo wdzięczny za "diagnozę":

a) nieba w dużym mieście (mam na myśli Kraków, ale podejrzewam, że inne duże miasta w Polsce będą świeciły podobnie)

i/lub:

b) obrzeży małego miasta (u mnie Andrychów).

Myślę, że nie ja jeden bym skorzystał

Edytowane 30 Grudnia 2019 przez dobrychemik

[bajastro]

W widmach łun dominuje rozproszone światło od wysokoprężnych lamp sodowych z charakterystycznym szerokim i ciemnym prążkiem w rejonie lini Na. W przyszłości zmieni się charakterystyka łun, gdzie dominować będą LED-owe źródła światła z ciągłym widmem. Tego nie wytnie żaden filtr. Widma wysokoprężnych lamp sodowych są łatwo dostępne w internecie.

Edytowane 30 Grudnia 2019 przez bajastro

[dobrychemik]

18 minut temu, bajastro napisał:

W widmach łun dominuje rozproszone światło od wysokoprężnych lamp sodowych z charakterystycznym szerokim i ciemnym prążkiem w rejonie lini Na. W przyszłości zmieni się charakterystyka łun, gdzie dominować będą LED-owe źródła światła z ciągłym widmem. Tego nie wytnie żaden filtr. Widma wysokoprężnych lamp sodowych są łatwo dostępne w internecie.

Jesteś pewien, że LEDy mają widmo ciągłe? Wydaje mi się, że nie powinny. Choć, oczywiście, na pewno są nieporównanie bardziej uciążliwe dla nas niż sodówki. O ile wszystkie filtry typu Moon, CLS, UHC itd. dobrze wycinają linie sodu, to właśnie składowa łuny pochodząca od LEDów wydaje mi się bardziej nieprzewidywalna i to z nią można chyba lepiej lub gorzej walczyć różnymi UHC. A przynajmniej mam taką nadzieję. Tak czy siak bardzo jestem ciekaw widma łuny miejskiej.

[szuu]

widmo ledów nie jest żadną tajemnicą

https://www.google.com/search?tbm=isch&q=white+led+spectrum

 

[Rybi]

Podziwiam pionierów polskiej spektroskopii "amatorskiej" budujących/drukujących spektrografy. Robicie wielką rzecz!!!
Marzy mi się też budowa własnego spektrografu.

A teraz mały off-top ...

Niedługo pojawi się możliwość przetestowania spektrografów na jasnej gwieździe (V ok. 4,6 mag) b Persei i dostarczenia danych naukowych podczas zaćmienia głównego, które powinno wystąpić w czterech dniach: 17,5 - 21,5UT stycznia 2020r. 

Jest to układ potrójny, w którym składniki A+B generują zmienność elipsoidalną z okresem około 1,5 dni. A co około 700 dni występują zaćmienia główne, gdy składnik (C) przesłania (A)+(B) lub odwrotnie (wtedy jest zaćmienie wtórne). Spektroskopowo obserwuje się się tylko zmiany w widmie składnika (A), który jest gwiazdą ciągu głównego o typie widmowym A2V. Pozostałe gwiazdy (B)+(C) są znacznie słabsze i generują zaledwie po parę procent jasności układu (typ widmowy F ?)

Ilustracja tego co można się spodziewać odnośnie zmian prędkości radialnych przedstawia poniższy rysunek wzięty z mojego artykułu w Uranii.

Szczególnie wartościowe są obserwacje spektroskopowe układu b Persei podczas głównego zaćmienia, gdy jest przesłaniana gwiazda A2V. Mogą  one pozwolić zaobserwować przesunięcia prędkości radialnych wynikające z rotacji gwiazdy typu widmowego "A".

Widma należy przesyłać e-mailem do Dr Anatoly Miroshnichenko  a_mirosh(AT)uncg.edu. W FITS-ie musi być informacja odnośnie współrzędnych obserwacji, nazwisko obserwatora, RA+DEC gwiazdy (... b Per), czas UT środka ekspozycji. Natężenie musi być podane w ADU (bez normalizacji do poziomu widma ciągłego / kontinuum) i długość fali geocentryczna.

Ale potrzebne będą siatki dyfrakcyjne dające wyższe rozdzielczości, które pozwolą analizować zmiany w profilach linii widmowych gwiazdy typu widmowego A2V ...

Więcej informacji odnośnie tego zaćmienia b Per można znaleźć na portalu AAVSO:
https://www.aavso.org/b-per-campaign-january-2020
https://www.aavso.org/aavso-alert-notice-688

i na polskich forach:

https://astropolis.pl/topic/40246-zaćmienia-b-persei-nie-mylić-z-beta-persei/

https://www.forumastronomiczne.pl/index.php?/topic/2123-zaćmienia-b-persei-nie-mylić-z-beta-persei/
 

[chemik83]

piękna sprawa aż by się samemu chciało coś takiego zrobić

Edytowane 22 Maja 2021 przez chemik83

[Mikołaj S.]

Witam wszystkich!
Po kilkumiesięcznej zabawie z SA100 spektroskopia wciągnęła mnie do tego stopnia, iż zacząłem przeprojektowywanie całego setupu, a co za tym idzie budowę low speca. Jestem na etapie kompletowania optyki. Najlepszym wyborem będzie oczywiście jej zakup w Thorlabsie i Jeulinie, lecz tutaj pojawiło mi się kilka pytań - jak wygląda sprawa wysyłek (i ich ubezpieczenia), ceł, podatków itd. itd. Oczywiście mógłbym znaleźć to info we własnym zakresie, ale w sumie ludzie mający w tym zakresie jakieś doświadczenie będą chyba najlepszą opcją zdobycia wiedzy (bo wiedzą jak to wygląda w praktyce), a całe info będzie też dla potomnych. Z góry dziękuję i pozdrawiam 

[bajastro]

Thorlabs jest w Szwecji, ja jak kupowałem to ceny u nich w sklepie były netto, więc trzeba było uwzględnić 25% dodatkowej gotówki na pokrycie szweckiego VAT-u extra.

Jeulin to Francuzi, więc oba sklepy są na terenie UE, czyli cła nie płacisz a przesyłka kurierska w standardzie jest ubezpieczona (nie pamiętam do jakiej wartości), więc nie powinno być tu problemu.

[Jagho]

Potwierdzam to co napisał Mariusz. Jedynie dodam, że przesyłka z Thorlabs związana była z wysokim kosztem przesyłki. Już teraz nie pamiętam dokładnie ile, ale była to kwota znacząco wyższa od typowych kosztów z UE. Na osłodę za to przesyłają w paczkach sporo różnych słodyczy, pewnie aby być mniej wkurzonym

[chemik83]

jaką kamerę polecacie do autoigudera?

[chemik83]

W dniu 17.03.2023 o 20:59, bajastro napisał(a):

Thorlabs jest w Szwecji, ja jak kupowałem to ceny u nich w sklepie były netto, więc trzeba było uwzględnić 25% dodatkowej gotówki na pokrycie szweckiego VAT-u extra.

Jeulin to Francuzi, więc oba sklepy są na terenie UE, czyli cła nie płacisz a przesyłka kurierska w standardzie jest ubezpieczona (nie pamiętam do jakiej wartości), więc nie powinno być tu problemu.

ja teraz zamawiałem wysyłka to około 40 euro ale niestety VAT stanowi lwią część zamówienia  za to słodkości dalej wysyłają na osłodę